一种顶板大直径钻孔与深孔爆破组合预卸压方法

本发明公开一种顶板大直径钻孔与深孔爆破组合预卸压方法，属于冲击地压防治。

背景技术：

1、主动卸压防冲是强化煤矿冲击地压源头治理的关键措施，为了增加顶板岩体裂隙、破坏顶板完整性与连续性、释放顶板储存的弹性能，需对顶板进行预裂深孔爆破切顶卸压。目前，现有的深孔爆破卸压方法存在相邻孔裂隙贯通效果差等问题，顶板预裂作业时间长，导致顶板难以产生设计要求的爆破裂隙，以至于顶板弹性能释放量达不到设计要求，依旧存在冲击地压风险。实践证明，许多煤矿深孔爆破切顶实测结果与按《冲击地压测定、监测与防治办法》预计方法的结果存在较大的差异，经验公式的适用性是值得商榷的。综上，认为依赖于单一深孔爆破切顶的传统卸压法适用范围受限，以关键层理论、s-r失稳理论以及覆岩破断角理论为基础，结合大直径钻孔提供爆破自由面的方法更具客观性。基于以上分析，综合采高、开采范围、覆岩力学性质等因素，提出顶板大直径钻孔与深孔爆破组合预卸压及解危方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种顶板大直径钻孔与深孔爆破组合预卸压方法，通过在爆破钻孔间增加大直径钻孔，为岩层深部爆破钻孔提供更多自由面，以解决现有技术中，顶板预裂爆破效果普遍不理想的问题。

2、一种顶板大直径钻孔与深孔爆破组合预卸压方法，包括：

3、s1.根据钻孔柱状图、覆岩岩性，参考老顶载荷公式确定关键层层位；

4、s2.由砌体梁关键块的滑落与转动变形失稳条件计算主关键层层位，确定爆破高度，重复步骤s1，确定上覆岩层中的所有关键层；

5、s3.由覆岩破断角理论和库伦准则计算覆岩破断角，确定钻孔角度；

6、s4.由s2、s3计算结果，结合工作面参数，确定深孔爆破钻孔深度以及角度；

7、s5.确定顶板大直径钻孔与深孔爆破工艺。

8、s1包括，第n层岩层对第1层岩层影响时形成的载荷(qn)1为：

9、

10、式中，en为第n层岩层的弹性模量，hn为第n层岩层的层厚，γn为第n层岩层的体积力；

11、当(qi-1)1＞(qi)1时，第i层岩层对第一层载荷不起作用，第i层岩层为关键层1。

12、s2包括，假设关键层1为主关键层，则关键层1下部离层空间高度δh1为：

13、δh1＝m-(kz-1)∑h1；

14、式中，m为煤层高度，kz为垮落岩层的碎胀系数，取值介于1.33和1.5之间，∑h1为煤层顶部到关键层1底部的高度。

15、s2包括，s-r失稳理论滑落条件为：

16、

17、式中，h为岩块厚度，l为岩块长度，a为关键层沿工作面推进方向的极限跨距，为岩块摩擦角，取值介于0.8和1之间。

18、s2包括，s-r失稳理论变形条件为：

19、

20、式中，δh为关键层下部离层空间高度，δ为砌体梁回转岩块保持稳定允许的最大回转高度，σt为抗拉强度，k为岩块挤压强度与抗压强度比值，取值介于和之间，σp为岩块间挤压强度，q为岩块所承受的单位面积载荷，α为中间参数角。

21、如果关键层1同时满足s-r失稳理论滑落条件和变形条件，则关键层1不是主关键层，重复步骤s2，直到关键层i不满足s-r失稳理论其中一个条件，则关键层i即为主关键层。

22、s3包括，覆岩破断角β为：

23、

24、式中，取值介于38°和45°之间，l'为岩梁悬跨长度，h'岩梁的高度。

25、s4包括，由s2确定距离工作面最近的主关键层，爆破孔需达到距离工作面最近的主关键层的层位，由s3推断距离工作面最近的主关键层的破断角度。

26、s5包括，顶板大直径钻孔与深孔爆破卸压方法为炮孔孔径为75mm，打孔完成后再相隔2.5m进行大直径钻孔，孔径150mm，相邻孔间距为2.5m，破孔间距为5m，炸药直径为65mm，炮孔装药量为3.3kg。

27、s5包括，爆破孔深度由s4终孔位置决定，封孔长度不小于炮孔深度的1/3；

28、爆破孔倾角由s4关键层破断角度决定，炮孔倾角大于30°时，制定防滑措施；

29、采用双雷管引爆，雷管引线连接采用孔内并联、孔间串联的方式。

30、相对比现有技术，本发明具有以下有益效果：减少了卸压所使用的炸药总量，减轻了现场工人的劳动强度，爆破钻孔之间的大直径钻孔为炸药爆炸提供了更多自由面，使得预卸压岩层内部更容易形成贯通裂隙，实现整体切落的目的，有效提高预卸压效果，为采矿工程的安全和高效开展提供了科学依据。

1.一种顶板大直径钻孔与深孔爆破组合预卸压方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种顶板大直径钻孔与深孔爆破组合预卸压方法，其特征在于，s1包括，第n层岩层对第1层岩层影响时形成的载荷(qn)1为：

3.根据权利要求2所述的一种顶板大直径钻孔与深孔爆破组合预卸压方法，其特征在于，s2包括，假设关键层1为主关键层，则关键层1下部离层空间高度δh1为：

4.根据权利要求3所述的一种顶板大直径钻孔与深孔爆破组合预卸压方法，其特征在于，s2包括，s-r失稳理论滑落条件为：

5.根据权利要求4所述的一种顶板大直径钻孔与深孔爆破组合预卸压方法，其特征在于，s2包括，s-r失稳理论变形条件为：

6.根据权利要求4所述的一种顶板大直径钻孔与深孔爆破组合预卸压方法，其特征在于，如果关键层1同时满足s-r失稳理论滑落条件和变形条件，则关键层1不是主关键层，重复步骤s2，直到关键层i不满足s-r失稳理论其中一个条件，则关键层i即为主关键层。

7.根据权利要求6所述的一种顶板大直径钻孔与深孔爆破组合预卸压方法，其特征在于，s3包括，覆岩破断角β为：

8.根据权利要求7所述的一种顶板大直径钻孔与深孔爆破组合预卸压方法，其特征在于，s4包括，由s2确定距离工作面最近的主关键层，爆破孔需达到距离工作面最近的主关键层的层位，由s3推断距离工作面最近的主关键层的破断角度。

9.根据权利要求8所述的一种顶板大直径钻孔与深孔爆破组合预卸压方法，其特征在于，s5包括，顶板大直径钻孔与深孔爆破卸压方法为炮孔孔径为75mm，打孔完成后再相隔2.5m进行大直径钻孔，孔径150mm，相邻孔间距为2.5m，破孔间距为5m，炸药直径为65mm，炮孔装药量为3.3kg。

10.根据权利要求9所述的一种顶板大直径钻孔与深孔爆破组合预卸压方法，其特征在于，s5包括，爆破孔深度由s4终孔位置决定，封孔长度不小于炮孔深度的1/3；